Optické sklo s konvexně konkávním povrchem: výroba, aplikace. Objektiv, zvětšovací sklo

Optické sklo je speciálně vyrobené průhledné sklo, které se používá jako součást optické přístroje. To se liší od obvyklé čistoty a zvýšené průhlednosti, jednotnosti a bezbarvosti. Také v ní se disperze a refrakční síla přísně normalizují. Dodržování těchto požadavků zvyšuje složitost a výrobní náklady.

Historie

Najdete zde mnoho příkladů použití domácích čoček, například lupy - obyčejné zvětšovací sklo - pomůže vytvořit malý projektor z běžného smartphonu, ale optické brýle se objevily ne tak dávno.

Objektivy jsou známé již od starověku, ale první vážný pokus o vytvoření skla, podobný tomu, co se používá v moderních nástrojích, lze připsat století XVII. Takže německý chemik Kunkel v jedné ze svých prací zmínil kyseliny fosforečné a kyseliny borité, které tvoří skleněnou složku. Hovořil také o borosilikátové koruně, která se blíží k moderním materiálům na kompozici. To lze nazvat první úspěšnou zkušeností ve výrobě skla, která má určité optické vlastnosti a dostatečný stupeň fyzikální a chemické jednotnosti.

V průmyslu

Výroba optických skel v průmyslovém měřítku začala na počátku 19. století. Švýcarské společnosti Gian a Fraunhofer zavedly relativně stabilní metodu získávání takového skla v závodě v Bavorsku. Klíčem k úspěchu bylo přijetí míchání taveniny pomocí kruhových pohybů hliněné tyče vertikálně ponořené do skla. Výsledkem bylo získání optického skla dostatečné kvality s průměrem až 250 mm.

Moderní výroba

Při výrobě barevných optických skel se používají přísady s látkami obsahujícími měď, selen, zlato, stříbro a další kovy. Vaření probíhá z nabíječky. Naloží se do ohnivzdorných hrnců, které se pak nacházejí ve skleněné peci. Složení náplně může obsahovat až 40% odpadního skla, důležitým bodem je shoda kompozice skleněných výrobků a varného skla. Skleněná mřížka během vaření je nepřetržitě smíchána s keramickou nebo platinovou čepelí. Tím se dosáhne homogenního stavu.

Periodicky se tavenina odebírá na vzorku, který kontroluje kvalitu. Důležitým stupněm vaření je vyjasnění: ve skleněné hmotě vyčerených látek původně přidaných do náplně se uvolní značné množství plynů. Vznikají velké bubliny, které rychle rostou, zachycují menší bubliny, které nevyhnutelně vznikají během procesu vaření.

Na závěr se hrnce vyjmou z trouby, poté se pomalu ochladí. Chlazení, zpožděné zvláštními metodami, může trvat až osm dní. Musí být rovnoměrné, jinak může dojít k mechanickému namáhání v hmotech, což způsobuje praskliny.

Vlastnosti

Optické sklo je materiál pro výrobu čoček. Na druhou stranu jsou rozděleny do vzhledu a shromažďují se. Kolektory obsahují bikonvexní a plocho-konvexní čočku, stejně jako konkávní konvexní čočku nazývanou "pozitivní meniskus".

Optické sklo má řadu vlastností:

• index lomu, určená dvěma spektrálními čarami, které se nazývají dublet sodný;
• znamená disperzi, čímž se rozumí rozdíl v lomu červených a modrých čar spektra;
• koeficient rozptylu - číslo dané poměrem střední disperze a lomu.

Barevné optické sklo se používá k výrobě absorpčních filtrů. V závislosti na materiálu se rozlišují tři hlavní typy optických skel:

• anorganická;
• plexisklo (organické);
• minerální-organické.

Složení anorganického skla zahrnuje oxidy a fluoridy. Křemenné optické sklo také odkazuje na anorganické (chemický vzorec SiO₂). Křemen má mírné lomení a vysokou propustnost světla, vyznačuje se tepelnou odolností. Široký rozsah transparentnost může být použit v moderních telekomunikací (optický kabel, atd.), Jako křemičité sklo je nezbytné pro výrobu optických čoček, například, aby se lupu z křemene.

Na bázi křemíku

Transparentní silikátové sklo mohou být optické i technické. Optika se vyrábí tavením skalního krystalu, je to jediný způsob, jak získat úplně homogenní strukturu. V neprůhledných brýlích reagují na barvu malé bubliny plynu uvnitř materiálu.

Kromě křemičitého skla na bázi křemíku se vyrábí tzv. Křemíkové sklo, které má i přes svou podobnou bázi další optické vlastnosti. Silikonové prvky jsou schopny lomovat rentgenové záření a infračervené záření.

Organické sklo

Takzvané plexisklo se vyrábí na bázi syntetického polymerního materiálu. Tento transparentní a tvrdý materiál se týká termoplastů a často se používá jako náhrada za křemenné sklo. Plexisklo je odolné vůči mnoha environmentálním faktorům, jako je vysoká vlhkost a nízké teploty, ale je mnohem měkčí, a proto je citlivější na mechanické účinky. Díky své měkkosti je organické optické sklo snadné zpracovávat - může být "odebráno" i nejjednodušším nástrojem pro řezání kovu.

Tento materiál je vynikající pro zpracování laserem, je snadné aplikovat vzorek nebo rytina. Jako čočka dokonale odráží infračervené paprsky, ale postrádá ultrafialové a rentgenové záření.

Aplikace

Optické brýle se široce používají při výrobě čoček, které se zase používají v mnoha optických systémech. Jako lupa je použita jedna sběrná čočka. V technologii jsou čočky důležitou nebo hlavní součástí systémů jako jsou dalekohledy, optické míry, mikroskopy, teodolity, dalekohledy a také kamery a video zařízení.

Neméně důležité jsou optická skla pro potřeby oftalmologie, protože bez nich by obtížné nebo nemožné napravit nedostatky zraku (krátkozrakost, astigmatismus, dalekozrakost, rušení ubytování a dalších nemocí). Objektivy na brýle s dioptry mohou být vyrobeny jak z křemenného skla, tak z vysoce kvalitního plastu.

Astronomie

Optické brýle jsou důležitou a nejdražší složkou jakéhokoli dalekohledu. Mnozí fanoušci sami shromažďují refraktory, což vyžaduje jen málo, ale co je nejdůležitější - plochá skleněná čočka.

Začátkem století předtím trvalo několik let, než bylo možné vyrobit jeden silný astronomický objektiv, nebo spíše, aby ho vyléval. Například v roce 1982 vedoucí University of Chicago William Harper oslovil milionáře Charlese Yerkesa s žádostí o financování hvězdárny. Yerkes investoval do něj asi tři sta tisíc dolarů a čtyřicet tisíc šlo koupit čočku nejsilnějšího teleskopu v té době na planetě. Hvězdárna byla jmenována na počest finančníka Yerkesa a zatím je tento refraktor s průměrem čočky 102 cm považován za největší na světě.

Dalekohledy s velkým průměrem jsou reflektory, v něm zrcadlo je prvkem shromažďujícím světlo.

Existuje další typ čočky používaný v astronomii a v oftalmologii - sklo s konvexně konkávním povrchem nazývaným meniskus. Může být dvou typů: rozptyl a sběr. V disekčním menisku je extrémní část tlustší než centrální část a při shromažďování je tenčí centrální část.